一種按鍵的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供一種按鍵和使用這種按鍵的鍵盤(pán)，該按鍵包括在外界影響下產(chǎn)生選擇信號(hào)和撤除外界影響后自動(dòng)恢復(fù)常態(tài)信號(hào)的鍵體，檢測(cè)選擇信號(hào)和常態(tài)信號(hào)的信號(hào)采集電路；所述的鍵體為光敏元件，所述的信號(hào)采集電路為檢測(cè)所述的光敏元件電阻變化的電路。本實(shí)用新型的有益效果是：無(wú)壽命限制；可以在表面有水的環(huán)境中使用；克服了油污對(duì)按鍵的腐蝕以致?lián)p壞。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種按鍵

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種按鍵及鍵盤(pán)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 鍵（Key)就是一種開(kāi)關(guān)，一般有兩種狀態(tài)，一種是它的常態(tài)，也就是本來(lái)狀態(tài)，另一 種是選擇狀態(tài)，就是在外界影響下離開(kāi)常態(tài)后的一個(gè)不穩(wěn)定的狀態(tài)，當(dāng)外界影響終止時(shí)，又 回到常態(tài)。鍵盤(pán)是按鍵的集合，作為一種常用的輸入設(shè)備，鍵盤(pán)的按鍵種類(lèi)不同而不同，目 前的鍵盤(pán)有多種，例如目前廣泛使用的機(jī)械式鍵盤(pán)就是采用機(jī)械按壓式鍵的鍵盤(pán)，它是通 過(guò)檢測(cè)裝置檢測(cè)按鍵的狀態(tài)是按壓或者松開(kāi)方式輸入的，當(dāng)用手指或者其它方式向下按壓 某個(gè)按鍵時(shí)，采集該按鍵狀態(tài)的電路產(chǎn)生反映該按鍵狀態(tài)的信號(hào)，當(dāng)松開(kāi)時(shí)，該按鍵復(fù)位， 采集該按鍵狀態(tài)的電路將采集到該按鍵復(fù)位的信息，使用該鍵盤(pán)的主機(jī)通過(guò)接收到采集按 鍵狀態(tài)的電路所產(chǎn)生的信號(hào)確認(rèn)是否該鍵盤(pán)中按鍵是否被選擇。另外還有薄膜式、電容式 等很多鍵盤(pán)。無(wú)論哪種按鍵，在某些特殊應(yīng)用場(chǎng)合，都有其固有的不足，如：
[0003] 機(jī)械式，防水、防塵、防油污新能差，壽命有限制。
[0004] 薄模式，壽命比較差，在油污環(huán)境中很容易腐蝕。
[0005] 電容式，在表面有水的環(huán)境中，不能工作。
[0006] 以上例舉的三種按鍵的不足之處，限制了它們的使用范圍，例如在洗衣機(jī)、油煙 機(jī)、熱水器、洗碗機(jī)等容易觸水或者高油污環(huán)境中，以上按鍵不能使用。
[0007] 目前按鍵一般包括有鍵體，該鍵體本身有兩種不同的狀態(tài)，一種常態(tài)，如機(jī)械式按 鍵的常態(tài)是沒(méi)有任何外力加到它上面的狀態(tài)，表示沒(méi)有被選擇，另外一種就是選擇狀態(tài)，此 時(shí)通過(guò)手指或者其它方式按壓該鍵，使它接觸到下面的開(kāi)關(guān)，使開(kāi)關(guān)兩端連接，信號(hào)采集電 路采集到這個(gè)狀態(tài)輸出一個(gè)該按鍵處于選擇的狀態(tài)信號(hào)，當(dāng)松開(kāi)該按鍵時(shí)，該按鍵在自身 的彈簧或者其它復(fù)位裝置的作用下脫離下面的開(kāi)關(guān)，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)兩端的連接，信號(hào)采集電路 采集到這個(gè)狀態(tài)，向主機(jī)發(fā)出該按鍵沒(méi)有被選擇的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)按鍵本身的功能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本實(shí)用新型針對(duì)目前鍵盤(pán)使用的不足，提供一種采用了光敏元件的按鍵和由這種 按鍵組成的鍵盤(pán)。
[0009] 本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)其技術(shù)目的所采用的技術(shù)方案是：一種按鍵，包括在外界影響 下產(chǎn)生選擇信號(hào)和撤除外界影響后自動(dòng)恢復(fù)常態(tài)信號(hào)的鍵體，檢測(cè)選擇信號(hào)和常態(tài)信號(hào)的 信號(hào)采集電路；所述的鍵體為光敏元件，所述的信號(hào)采集電路為檢測(cè)所述的光敏元件電阻 變化的電路。
[0010] 進(jìn)一步的，上述的按鍵中：所述的光敏元件為光敏二極管，所述的信號(hào)采集電路包 括與所述的光敏二極管串聯(lián)的分壓電阻，所述的光敏二極管與分壓電阻之間的反映所述的 光敏二極管電阻變化的信號(hào)采集點(diǎn)。
[0011] 進(jìn)一步的，上述的按鍵中：正電壓從所述的光敏二極管的陽(yáng)極到陰極經(jīng)所述的分 壓電阻接地。
[0012] 進(jìn)一步的，上述的按鍵中：正電壓從通過(guò)所述的分壓電阻接入到所述的光敏二極 管的陽(yáng)極，光敏二極管的陰極接地。
[0013] 進(jìn)一步的，上述的按鍵中：在所述的信號(hào)采集點(diǎn)連接有所述的信號(hào)采集點(diǎn)的電壓 數(shù)字化的ADC模塊。
[0014] 進(jìn)一步的，上述的按鍵中：在所述的信號(hào)采集點(diǎn)連接到所述的ADC模塊之前還包 括將所述的信號(hào)采集點(diǎn)電壓放大的放大電路。
[0015] 進(jìn)一步的，上述的按鍵中：在述的信號(hào)采集點(diǎn)連接到所述的放大電路之前還設(shè)置 有模擬開(kāi)關(guān)。
[0016] 進(jìn)一步的，上述的按鍵中：在所述的信號(hào)采集點(diǎn)連接到所述的ADC模塊之前還設(shè) 置有模擬開(kāi)關(guān)。
[0017] 進(jìn)一步的，上述的按鍵中：所述的光敏元件為光敏三極管或者光敏電阻。
[0018] 本實(shí)用新型中還提供一種鍵盤(pán)，該鍵盤(pán)中包括有上面任一所述的按鍵。
[0019] 進(jìn)一步的，上述鍵盤(pán)中：還設(shè)置有對(duì)健進(jìn)行照明的照明裝置；所述的照明裝置為 發(fā)光二極管。
[0020] 本實(shí)用新型提供了一種新型的按鍵和鍵盤(pán)，按鍵位置是一個(gè)光敏元件，當(dāng)手指或 者其他物體接觸在按鍵位置時(shí)，將遮擋住此處的外部光線，或者發(fā)出紅外光，也就是此處的 光環(huán)境發(fā)生了變化。利用光敏元件，對(duì)外部光環(huán)境的變化進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而判斷該位置是否有 按鍵觸摸的動(dòng)作。
[0021] 按鍵所處光環(huán)境的變化，會(huì)引起光敏元件電阻或者電流的變化，利用一種信號(hào)采 集電路，采集光敏器件的變化情況，進(jìn)而判斷此處是否有按鍵觸摸動(dòng)作。
[0022] 本實(shí)用新型的有益效果是：
[0023] 使用的是普通、低成本的光敏器件作為光傳感器，產(chǎn)品價(jià)格低廉，適合市場(chǎng)普遍推 廣；
[0024] 硬件設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)單幾個(gè)電子元器件即可，無(wú)需額外的光發(fā)射裝置；
[0025] 相對(duì)于薄膜按鍵、機(jī)械按鍵、電容按鍵燈，本專(zhuān)利可以在表面有水的環(huán)境中使用， 克服了油污對(duì)按鍵的腐蝕以致?lián)p壞防水、防油污、壽命長(zhǎng)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1為本實(shí)用新型按鍵原理圖（1)。
[0027] 圖2為本實(shí)用新型按鍵原理圖（2)。
[0028] 圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例1按鍵連接圖。
[0029] 圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例2按鍵連接圖。
[0030] 圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例3按鍵連接圖。
[0031] 圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例4按鍵連接圖。
[0032] 圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例5按鍵連接圖。
[0033] 圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例6按鍵連接圖。
[0034] 圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例7按鍵連接圖。
[0035] 圖10為本實(shí)用新型實(shí)施例8按鍵連接圖。
[0036] 圖11為本實(shí)用新型實(shí)施例9按鍵連接圖。
[0037] 圖12為本實(shí)用新型實(shí)施例10按鍵連接圖。
[0038] 圖13為本實(shí)用新型實(shí)施例11鍵盤(pán)原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0039] 如圖1所示，本實(shí)用新型中對(duì)光敏器件1和分壓電阻2施加電壓VCC。當(dāng)外部光環(huán) 境不變時(shí)，流過(guò)光敏器件1的電流也不會(huì)改變，光敏信號(hào)采集點(diǎn)3的電壓也不會(huì)改變。當(dāng)外 部光環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，流過(guò)光敏器件1的電流會(huì)隨之發(fā)生變化，進(jìn)而信號(hào)采集點(diǎn)3的電壓也 會(huì)發(fā)生變化。信號(hào)采集和處理電路4對(duì)信號(hào)采集點(diǎn)3的電壓進(jìn)行采集并處理，根據(jù)這點(diǎn)電 壓的變化情況，判斷出光敏元件1處是否有外部物體的觸摸動(dòng)作。
[0040] 圖1中的光敏器件所示為光敏二極管，但根據(jù)光敏器件的特性，有光與無(wú)光時(shí)電 阻不同，其它的光敏元件如光敏電阻、光敏三極管等都可以取代光敏二極管，信號(hào)采集和處 理電路可以是比較器電路、信號(hào)放大電路、ADC采集電路或CPU電路。
[0041] 針對(duì)一些靈敏度比較強(qiáng)的光敏器件，無(wú)需信號(hào)放大，可以直接送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理。
[0042] 當(dāng)光環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，例如光照度增強(qiáng)引起光敏電阻減小，光敏二極管1與分壓 電阻2之間的信號(hào)采集點(diǎn)3電壓升高，反之光照度減弱則引起D1電阻增大，導(dǎo)致光敏二極 管1與分壓電阻2之間的信號(hào)采集點(diǎn)3電壓降低。
[0043] 外部光環(huán)境緩慢變化時(shí)，光敏二極管1與分壓電阻2之間的信號(hào)采集點(diǎn)3的變化 也是緩慢的變化。對(duì)于這種緩慢的變化，CPU判斷為無(wú)按鍵動(dòng)作。
[0044] 外部光環(huán)境急劇變化時(shí)，例如房間的開(kāi)/關(guān)燈動(dòng)作，雖然此時(shí)是光環(huán)境急劇變化， 但是這種變化同時(shí)作用在所有的按鍵上，此時(shí)，CPU也判斷為無(wú)按鍵動(dòng)作。當(dāng)手指按在某一 個(gè)光敏按鍵上時(shí)，則只有這個(gè)按鍵處的光環(huán)境發(fā)生變化，其他按鍵處的光環(huán)境不變。此時(shí)， 則判斷此按鍵處有觸摸動(dòng)作。
[0045] 對(duì)于外部完全黑暗的情況下，點(diǎn)亮LED燈，為外部觸摸體的觸摸動(dòng)作提供光源。如 果此時(shí)是手指觸摸，則也同時(shí)接收手指發(fā)射出的紅外光。
[0046] 此時(shí)，如果外部沒(méi)有物體，則LED燈的光就不會(huì)反射回來(lái)，光敏二極管1與分壓電 阻2之間的信號(hào)采集點(diǎn)3的電壓就保持恒定，CPU也就判斷為此按鍵沒(méi)有觸摸動(dòng)作。
[0047] 如果此時(shí)有物體靠近光敏器件，則會(huì)把LED發(fā)射出的光反射回到光敏器件上，光 敏二極管1與分壓電阻2之間的信號(hào)采集點(diǎn)3的電壓升高，CPU根據(jù)升高的程度，判斷是否 有按鍵觸摸動(dòng)作。
[0048] 本實(shí)施方式還包括一種鍵盤(pán)，包括一組原理圖如圖1和圖2所示的按鍵，如圖1所 示，包括一個(gè)光敏二極管1，檢測(cè)按鍵狀態(tài)的信號(hào)采集電路為一個(gè)連接在光敏二極管1陰極 與地之間的分壓電阻2,光敏二極管的陽(yáng)極接高電壓，此時(shí)，如果沒(méi)有外界因素遮蔽照射到 光敏二極管1上的光線，則光敏二極管1的阻值較小，流經(jīng)光敏二極管1與分壓電阻2中的 電流將較大，則光敏二極管1與分壓電阻2之間的信號(hào)米集點(diǎn)3輸出較高的電壓，此時(shí)表不 按鍵處于常態(tài)。
[0049] 如果有手指或者其它東西遮蔽照射到光敏二極管1上的光線，則光敏二極管1的 電阻較大，流經(jīng)光敏二極管1與分壓電阻2中的電流將較小，則光敏二極管1與分壓電阻2 之間的信號(hào)米集點(diǎn)3輸出較低的電壓，表不按鍵處于選擇狀態(tài)。當(dāng)遮蔽光敏二極管1上光 線的物體移走后，光敏二極管1與分壓電阻2之間的信號(hào)采集點(diǎn)3輸出較高的電壓，恢復(fù)常 態(tài)。
[0050] 同樣，如圖2所示，如果沒(méi)有外界因素遮蔽照射到光敏二極管1上的光線，則光敏 二極管1的阻值較小，流經(jīng)光敏二極管1與分壓電阻2中的電流將較大，分壓電阻2分壓較 多，貝 1J光敏二極管1與分壓電阻2之間的信號(hào)米集點(diǎn)3輸出較低的電壓，此時(shí)表不按鍵處于 常態(tài)。
[0051] 如果有手指或者其它東西遮蔽照射到光敏二極管1上的光線，則光敏二極管1的 電阻較大，流經(jīng)光敏二極管1與分壓電阻2中的電流將較小，則分壓電阻2所分的電壓較 少，光敏二極管1與分壓電阻2之間的信號(hào)米集點(diǎn)3輸出較高的電壓，表不按鍵處于選擇狀 態(tài)。
[0052] 圖2在圖1的基礎(chǔ)上，把光敏器件D1和電阻R1調(diào)換了一下位置，這種情況下，只 是使信號(hào)變化的極性發(fā)生了變化，CPU判斷是否有按鍵觸摸動(dòng)作，也只要把信號(hào)原來(lái)的"上 升/下降"改為"下降/上升"即可。下面的圖3、5、7、9、11與圖4、6、8、10、12也是一樣。
[0053] 實(shí)施例1如圖3所示，采用如圖1所示的分壓電路原理圖，在CPU外部有獨(dú)立ADC 器件，將光敏二極管1與分壓電阻2之間的信號(hào)采集點(diǎn)3的電壓數(shù)字化輸入到CPU中，由 CPU進(jìn)行判斷。
[0054] 實(shí)施例2如圖4所示，與實(shí)施例1的區(qū)別是采用了如圖2所示的分壓原理圖。
[0055] 實(shí)施例3和實(shí)施例4如圖5和圖6所示，為了增加靈敏度在ADC之前對(duì)將光敏二 極管1與分壓電阻2之間的信號(hào)采集點(diǎn)3的電壓進(jìn)行放大，增加了一個(gè)放大器，圖中所示為 運(yùn)算放大器0P1，可以理解的是，該放大器也可以是三極管或M0S管。
[0056] 實(shí)施例5和實(shí)施例6如圖7和圖8所示，CPU同時(shí)內(nèi)置有模擬開(kāi)關(guān)SW和ADC，其 中，模擬開(kāi)關(guān)SW作用是把多個(gè)光敏傳感器輪流切換到ADC進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。
[0057] 實(shí)施例7和實(shí)施例8如圖9和圖10所示，與前面的實(shí)施例5和實(shí)施例6 -樣，區(qū) 別是CPU只具有內(nèi)置ADC，外置模擬開(kāi)關(guān)SW。同樣這里的模擬開(kāi)關(guān)SW作用是把多個(gè)光敏傳 感器輪流切換到ADC進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。
[0058] 實(shí)施例9和實(shí)施例10如圖11和12所示，與前面的實(shí)施例7和實(shí)施例8類(lèi)似，只 是在模擬開(kāi)關(guān)SW與ADC之間，加入放大器0P1。
[0059] 實(shí)施例11如圖13所示，本實(shí)施例的鍵盤(pán)包括有由光敏器件Dl、D2…Dn加上外 圍電路組成的鍵體，在每個(gè)按鍵上還設(shè)置有一個(gè)發(fā)光二極管LI、L2. . . . . LnD對(duì)按鍵進(jìn)行照 明。這里加入發(fā)光二極管L1、L2.....Ln的作用：在外部光線很暗的情況下，這些LED為其 對(duì)應(yīng)的光敏器件提供光源。例如黑夜不開(kāi)燈情況下，CPU根據(jù)檢測(cè)需要，點(diǎn)亮相應(yīng)的LED，判 斷光敏電阻處是否有光的反射，進(jìn)而判斷是否有觸摸動(dòng)作。
[0060] 本實(shí)用新型使用的是普通、低成本的光敏器件作為光傳感器，產(chǎn)品價(jià)格低廉，適 合市場(chǎng)普遍推廣，硬件設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)單幾個(gè)電子元器件即可，相對(duì)于薄膜按 鍵、機(jī)械按鍵、電容按鍵等，可以在表面有水的環(huán)境中使用，克服了油污對(duì)按鍵的腐蝕以 致?lián)p壞防水、防油污、壽命長(zhǎng)，本方案借助的是外部的自然光、燈光或者內(nèi)部的LED光，是 400nm-1100nm之內(nèi)所有的光譜，而非僅僅紅外光，且無(wú)須特別的光發(fā)射裝置。
【權(quán)利要求】
1. 一種按鍵，包括在外界影響下產(chǎn)生選擇信號(hào)和撤除外界影響后自動(dòng)恢復(fù)常態(tài)信號(hào)的 鍵體，檢測(cè)選擇信號(hào)和常態(tài)信號(hào)的信號(hào)采集電路；其特征在于：所述的鍵體為光敏元件，所 述的信號(hào)采集電路為檢測(cè)所述的光敏元件電阻變化的電路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的按鍵，其特征在于：所述的光敏元件為光敏二極管（1)，所述 的信號(hào)采集電路包括與所述的光敏二極管（1)串聯(lián)的分壓電阻（2)，所述的光敏二極管（1) 與分壓電阻（2)之間的反映所述的光敏二極管（1)電阻變化的信號(hào)采集點(diǎn)（3)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的按鍵，其特征在于：正電壓從所述的光敏二極管（1)的陽(yáng)極到 陰極經(jīng)所述的分壓電阻（2)接地。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的按鍵，其特征在于：正電壓從通過(guò)所述的分壓電阻（2)接入到 所述的光敏二極管（1)的陽(yáng)極，光敏二極管（1)的陰極接地。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一所述的按鍵，其特征在于：在所述的信號(hào)采集點(diǎn)（3)連接 有將所述的信號(hào)采集點(diǎn)（3)的電壓數(shù)字化的ADC模塊。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的按鍵，其特征在于：在所述的信號(hào)采集點(diǎn)（3)連接到所述的 ADC模塊之前還包括將所述的信號(hào)采集點(diǎn)（3)電壓放大的放大電路（OP 1)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的按鍵，其特征在于：在所述的信號(hào)采集點(diǎn)（3)連接到所述的放 大電路（0P1)之前還設(shè)置有模擬開(kāi)關(guān)（SW)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的按鍵，其特征在于：在所述的信號(hào)采集點(diǎn)（3)連接到所述的 ADC模塊之前還設(shè)置有模擬開(kāi)關(guān)（SW)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的按鍵，其特征在于：所述的光敏元件為光敏三極管或者光敏 電阻。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的按鍵，其特征在于：還設(shè)置有對(duì)鍵進(jìn)行照明的照明裝置。
【文檔編號(hào)】H03K17/96GK203851121SQ201420236479
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】郭利民 申請(qǐng)人:郭利民